NIGNET – новая перманентная сеть ГНСС в Нигерии

Авторы: Барде Джатау, Руи М. С. Фернандес, Адейеми Адебомехин, Нуну Гонкальве
Источник (англ.): http://fig.net/resources/proceedings...

OSGoF (Office of the Surveyor General of the Federation) является Национальным картографическим агентством Нигерии, в 2008 году инициировало проект по созданию NIGNET (NIGerian GNSS Reference NETwork). Эта сеть, созданная по последнему слову CORS (Постоянно Операционная справочная станция) и ГНСС (Глобальные навигационные спутниковые системы), с помощью которых возможно внедрить новую функционвльную геодезическую сеть Нигерии. NIGNET будет обслуживать множество различных приложений на национальном и континентальном уровнях. Фактически, первая мотивация внедрения NIGNET заключалась в том, чтобы внести свой вклад в проект AFREF (African Reference France) в соответствии с рекомендацией Экономической комиссии Организации Объединенных Наций в Африке (UNECA) через свой Комитет по развитию, информатизации и технологии (CODIST). На национальном уровне NIGNET будет служить в первую очередь как опорная сеть, которая будет определять и материализовывать новую систему координат на основе космических геодезических методов и связана с AFREF. В настоящее время NIGNET состоит из девяти станций CORS, охватывающих всю страну. Выбор мест проводился с учетом различных теоретических и практических критериев. В данной статье результируется сеть NIGNET, описывается мотивация, подготовка, реализация и текущие операции NIGNET. Подробно описаны трудности, с которыми сталкивается реализация этой современной сети, которая, несомненно, будет способствовать развитию Нигерии в частности и Африки. Также намечены будущие планы по плотности и оптимизации NIGNET

ВВЕДЕНИЕ

Проект NIGNET (Nigerian GNSS Reference NETwork), продвигаемый OSGoF (Office of the Surveyor General of the Federation), которая ставит своей целью внедрение новой системы координат для Нигерии в соответствии с рекомендацией Экономической комиссии Организации Объединенных Наций в Африке (UNECA) через свой Комитет по развитию, информатизации и технологий (CODIST).

Установка осуществляется в сотрудничестве с SEGAL, совместным проектом между Беирским Университетом внутренних дел и Институтом геофизики в Португалии. Ядро NIGNET образовано сетью ГНСС (глобальных навигационных спутниковых систем) CORS (Постоянные операционные опорные станции). Новая система отсчета, которая будет подключена к существующей в Нигерии, будет пригодна для использования современных космических технологий позиционирования и привязана к международной системе, а именно к ITRS (International Terrestrial Reference System) используя в настоящее время новейшую ее реализацию (в настоящее время ITRF2005 - Международная наземная опорная система).

Национальная геодезическая сеть является ключевой инфраструктурой любой страны, создавая основу для всех видов деятельности по геолокации. Это база для когерентной многоцелевой наземной информационной системы (кадастр) и ее последующего обслуживания. Такая система играет жизненно важную роль в экономическом развитии страны путем разграничения и мониторинга изменений в собственности, окружающей среде и биоразнообразии.

Функции геодезической сети включают в себя, но не ограничиваются, управлением земельными ресурсами, городским развитием, физическим планированием, строительную отрасль, разведку полезных ископаемых, инвестиции и дорожное строительство. Это также жизненно важно как для воздушного, так и для водного транспорта. Геодезическая сеть очень важна для управления землей в децентрализованной системе. Это важно для плавного осуществления Национальной земельной политики и может также помочь в получении прямых доходов местным органам власти.

Первые геодезические исследования Нигерии были выполнены британскими королевскими инженерами в 1910-1912 годах [5]. Существующие геодезические сети (горизонтальные и вертикальные) в Нигерии начали наблюдаться в конце 1920-х годов [6], и большая часть сети была реализована в конце 1940-х – начале 1960-х годов [2] . Единая система отсчета, используемая до недавнего времени, – это значение Minna Datum (λ= 9°38’09.000; ϕ = 6°30’59.000) и эллипсоида Кларка 1880 (модифицированный) [6]. Однако в течение последних десятилетий многие геодезические пункты, материализующие систему отсчета, были уничтожены, и лишь небольшой их процент все еще можно использовать. Кроме того, исходная сеть была реализована с использованием методов, имеющих более низкую точность и требующих установки точек в местах с трудным доступом (например, на вершине холмов).

Следовательно, Национальное агентство по картографии Нигерии, в 2008 году инициировало проект по созданию NIGNET.

NIGNET будет напрямую участвовать в проекте AFREF (African Reference France). Совсем недавно в Нигерии была установлена первая станция ГНСС [4]. Этого было явно недостаточно для поддержки проекта AFREF, который требует базовых линий менее 1000 км между станциями сети.

NIGNET будет служить в первую очередь как опорная сеть для Нигерии. Он создаст в будущем новую систему координат. NIGNET будет также использоваться для будущих уплотнений сетей CORS в Нигерии на государственном уровне (Нигерия является федерацией из 36 штатов плюс одна федеральная столичная территория).

Сеть NIGNET устанавливается с возможностями поддержки позиционирования RTK как в простом, так и в сетевом режимах. Данные с постоянных станций будут собираться на центральной станции, расположенной в Абудже, где будут вычислены корректирующие данные для местоположения станций ровера и будут предоставлены пользователям. Хотя количество станций, которые будут реализованы на этом этапе, не позволит передавать RTK-поправки в сетевом режиме, система была разработана для расширения сети в многостанционной системе RTK в будущем. Информация для пользователя будет передаваться с использованием различных процессов. Предпочтительный доступ будет осуществляться путем доступа к Центру управления с помощью сотовых модемов с возможностью передачи данных (через GPRS или UMTS).

СЕТЬ

Начальная фаза (в процессе) рассмотрела установку девяти станций, охватывающих всю страну (см. рисунок 1).

Так как геометрия сети больше не является основным препятствием при создании сети (как и в классической триангуляции), целью было получить Нигерию относительным однородным распределением, чтобы оптимизировать уплотнение сети в будущем (с постоянными или спорадическими точками). Одновременно было также рассмотрено место в университетах и исследовательских центрах, чтобы также связать NIGNET с научным сообществом и способствовать использованию этой сети в большем количестве приложений. Кроме того, выбранные партнеры также предлагают больше гарантий местной поддержки для установки и обслуживания сети. И последнее, но не менее важное: местоположение, близкое к крупным городским районам, также способствует оптимизации использования NIGNET (приложения для съемки).

Рисунок 1 – Распределение станций NIGNET. Красные станции уже установлены (декабрь 2009 г.). Зеленые станции, установленные в январе/феврале 2010 года. Оранжевый – места для оценки фазы 2.

ULAG (Университет Лагоса) и OSGF (штаб-квартира OSGoF в Абудже) работают с октября 2009 года. В декабре 2009 года в Yola, FUTY была установлена третья станция. В настоящее время, в январе 2010 года, команда SEGAL напрямую сотрудничает с OSGoF и другими партнерами, чтобы завершить установку Фазы 1, которая, как ожидается, завершится к февралю 2010 года.

На рисунке 2 показаны некоторые аспекты уже установленных станций. NIGNET будет обслуживаться современным геодезическим оборудованием, а именно последней версией станций Trimble CORS, NetR8 с антеннами Choke-ring. Полная система состоит из приемника и антенны плюс модем usb (связь с Центром управления будет осуществляться с использованием сотовой сети GSM), маршрутизатором (для управления коммуникациями) и системой солнечных панелей (системы полностью независимой от национальной электрической сети). Оптимизация энергопотребления была приоритетом при проектировании системы. Панели солнечных батарей имеют мощность 160 Вт (зарядка аккумулятора 100 Ач), что позволяет поддерживать потребление до 20 Вт при ожидаемом постоянном потреблении 11 Вт.

Большинство станций (за исключением Toro, см. Рис. 2 и Gembu) будут установлены на крыше зданий. Как уже упоминалось, NIGNET также будет поддерживать геодезические работы, предоставляя дифференциальные поправки RTK. Поэтому для определения местоположения станций, близких к центру городов, было важно, чтобы оптимизировать охват, предоставляемый каждой станцией. Кроме того, многие местные учреждения (университеты, исследовательские центры), сотрудничающие с OSGoF, расположены в городских районах со многими сооружениями. Это затруднило или даже невозможно было установить станции на землю. И последнее, но не менее важное: безопасность оборудования также является основным критерием выбора площадки.

Рисунок 2 – Подробная информация о установленных станциях.

НАЧАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Позиционные решения были рассчитаны уже для станций OSGF и ULAG с использованием трех месяцев доступных данных (в период с октября по декабрь 2010 года). Вычисление декартовых координат для этих станций в отношении последней реализации глобальной системы отсчета, ITRF2005 [1] было выполнено с использованием учебного программного пакета GIPSY [7]. Подробнее о том, как это делается с использованием глобальной сети опорных станций, можно найти [4].

Ежедневные решения сначала объединялись в однонедельное решение. Это дает хорошую оценку качества решений, смотря на СКП остатков ежедневных наблюдекний относительно еженедельного, как показано в таблице 1:

Таблица 1 – СКП сочетания ежедневных решений с уникальными еженедельными решениями